Файл: Вегман, Е. Ф. Теория и технология агломерации.pdf

to 9

Рис. 68. Нагревательный столик Е. Ф. Вегмана, смонтированный на стандарт­ ном рудном микроскопе МИН-9:

вставки из стекла или кубического минерала, не изменяющих разность хода световых волн, полученную в исследуемом объекте; 12 — зеркало; /3 —поляри­ затор; 14 — объектив; 15 — анализатор; 16 — тубус с окуляром; 17 — опак-иллю­ минатор

112

тронного черного стекла выпадают ярко поляризующие кристаллы, а также изучать реакции между твердыми фазами, размягчение и плавление фаз, растворение твер­ дых фаз в расплаве, кристаллизацию расплава при по­ нижении температуры. Капля расплава не падает вниз через отверстие в нагревателе, а удерживается в отвер­ стии силами поверхностного натяжения. Таким образом, при нагреве в скрещенных николях или без анализатора можно исследовать прозрачные шлифы (освобожден­ ные от стекол и тщательно отмытые ацетоном от канад­ ского бальзама и канифоли), порошки и капли расплава. Методика может быть рекомендована для изучения свойств агломерационных расплавов, реакций между компонентами аглошихты, реакций декарбонизации и де­ гидратации и т. п. На столике изучаются также реакции восстановления прозрачных железосодержащих фаз (фаялит, Ca-оливин, ферриты кальция, стекла и др.)

втоке Нг и СО.

В1965 г. В. И. Коротич, В. Т. Баранов, Г. М. Май-

зель и П. И. Худорожков (авторское свидетельство

СССР, кл. 18а, 1/18, № 202184, 2 декабря 1965 г.) пред­ ложили устанавливать перед началом спекания в слой шихты пустые магнезитовые стаканы (диаметр и высота по 50 мм), снабженные отверстиями в днище и прикры­ тые сверху решеткой из фарфоровой соломки диаметром 2,5 мм с щелями по 3 мм (общая площадь решетки со­ ставляет 10 см2) [120]. В ходе спекания в стакан нате­ кает расплав, исследование состава которого представ­ ляет большой теоретический интерес. Приводим ниже некоторые из полученных таким способом анализов со­

значительно отличается от состава готового агломерата. Очевидно, что агломерационный расплав неоднороден. На отдельных участках, например, вблизи растворяемой частицы извести или около крупного скопления зерен магнетита, он имеет чрезмерно высокую вязкость, и в силу этого недостаточно подвижен. В объемах, где преобладают силикаты железа или ферриты кальция, существует, напротив, подвижный расплав с минималь­ ной вязкостью.

Во всех случаях основность подвижного расплава

при спекании качканарского концентрата была ниже ос­ новности агломерата, но это различие постепенно сгла­ живалось с ростом основности шихты. Подвижный рас­ плав содержал также меньше окислов железа. Таким образом, наибольшей подвижностью обладают капли расплава, еще не насыщенного окислами железа и изве-

114

стью, т. е. первые порции расплава, образующиеся при плавлении наиболее легкоплавких соединений и эвтектик. Заслуживает внимания тот факт, что различие в составе подвижного расплава и конечного агломерата тем больше, чем богаче шихта (табл. 13) [121].

При спекании богатой шихты образуется сравнитель­ но мало первичного подвижного расплава, в котором за­ тем растворятся большая масса окислов железа, извести, кварца. Естественно, различия между составом первого расплава и готового агломерата усиливаются.

В 1972 г. Е. Ф. Вегман и М. И. Лакоза провели опы­ ты улавливания расплава при спекании двухслойной шихты (верхний слой с основностью CaO: SiO 2=0,l, нижний слой с основностью 1,2). В нижнем слое устанав­ ливались три тигля-ловушки. Верхняя кромка первого из тиглей совпадала с плокостью раздела двух спекае-

мых слоев шихты разной основности. Верхние кромки двух других тиглей, также расположенных в нижнем слое, отстояли от плоскости раздела слоев соответствен­ но на 20 и 40 мм. Исследование содержимого тиглей показало, что слабо офлюсованный расплав попадал только в первый тигель. Во втором и третьем тиглях на­

и вакуума близки к условиям спекания расплава через колосниковую решетку при крайнем нижнем положении зоны горения, но они значительно отличаются от усло­ вий перетекания расплава в массу пылеватой недоста­ точно прогретой шихты, подстилающей снизу зону горе­ ния твердого топлива. Поэтому определенные на опыте массы перетекающего вниз расплава (от 1 до 2 г рас­ плава на 1 см2 горизонтального сечения спекаемого слоя, средняя плотность расплава 4,25 г/см3) представ­ ляются значительно завышенными против реальных. Од-

116

на-ко метод позволяет выявить влияние различных тех­

вижного расплава с ростом расхода топлива на процесс (рис. 69), а также по мере опускания зоны горения к ко­ лосниковой решетке. Использование этой методики от­ крывает новые перспективы исследования процессов об­ разования расплава, пропитки расплавом окружающей шихты, ее растворения.

Природа вещества расплава до сих пор недостаточно изучена. Хотя многие факты, экспериментально установ­ ленные, свидетельствуют в пользу ионной теории строе­ ния шлаков, все же чисто ионных представлений оказы­ вается недостаточно для объяснения всех без исключе­ ния свойств расплава. По-видимому, нельзя не считать­ ся с наличием в расплавах более или менее устойчивых группировок ионов.

С чисто практической точки зрения значительный ин­ терес представляет степень диссоциации фаялита, сили­ катов и ферритов кальция при плавлении. По исследо­ ваниям Н. С. Курнакова, степень диссоциации любого соединения при плавлении может быть охарактеризова­ на по виду соответствующей диаграммы состояния. Плавный характер линии ликвидуса у максимума, соот­ ветствующего точке плавления химического соединения, свидетельствует о значительной диссоциации соедине­ ния при плавлении и, наборот, чем острее форма пересе­ чения кривых ликвидуса в районе максимума, тем мень­ ше диссоциирует соединение при плавлении. Сильно дис­ социируют вещества, плавящиеся инконгруэнтно (диаг­ раммы состояния со скрытым максимумом). Как видно из рис. 70, фаялиту соответствуют весьма мягкие очер­ тания линии ликвидуса, что свидетельствует о значи­ тельной диссоциации его при плавлении.

Еще сильнее диссоциируют ферриты кальция, плавя­ щиеся инконгруэнтно (см. диаграмму 65). Из диаграммы состояния системы CaO—S i02 (рис. 71) следует, что на­

следнее соединение, по-видимому, почти не диссоцииру-

117